JP2008025922A - タービン設備及びタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラに送給する復水中の鉄濃度を短時間で基準値以下にすることができるタービン設備及びタービン設備の水処理方法を提供する。
【解決手段】タービン設備１０は、ボイラ１１８と、蒸気タービン１２と、復水器１０６と、給水１０７を前記ボイラ１１８側に送給する給水系統Ａと、給水１０７を加熱する低圧給水ヒータ１０９とを有するタービン設備において、ヒータドレイン水１１７を貯蔵する低圧ヒータドレインタンク１１６と、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過するろ過装置１５と、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出し、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ろ過装置１５に供給する流路切替え部１６と、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を測定する鉄濃度測定部１７とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給水ヒータから送給されるヒータドレイン水中の鉄分をろ過し、前記ヒータドレイン水を常時給水管に回収可能な水質とするタービン設備及びタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法に関する。

従来、火力及び原子力発電プラント等では、発生させた高温・高圧の蒸気をタービンに供給し、この蒸気によりタービンを駆動して発電を行っている。タービンを駆動した後の蒸気は、復水器により冷却されて水の状態に戻された後、再び加熱されてボイラ、原子炉、蒸気発生器に供給され、再使用される。

火力発電プラントにおけるタービン設備の一例としては、図９に示すような構成のものが知られている。図９に示すように、このタービン設備１００は、高圧タービン１０１、中圧タービン１０２、低圧タービン１０３を有しており、前記低圧タービン１０３の下流側に配置された補給水タンク１０４からの補給水１０５を、復水器１０６からの復水と共に給水１０７として循環させるものである。

前記補給水１０５と前記復水とを混合して循環させる給水経路である給水系統Ａは、エゼェクタ１０８、低圧給水ヒータ１０９、脱気器１１０、貯槽１１１、高圧給水ヒータ１１２を経てエコノマイザ（節炭器）１１３に給水する系によって構成されている。そして、前記エコノマイザ１１３に給水された後には、過熱器１１４を通って前記高圧タービン１０１に導入されるようになっている。また、前記高圧タービン１０１を出た流体は、再熱器１１５を通って前記中圧タービン１０２、前記低圧タービン１０３をこの順に流れるようになっている（特許文献１）。また、図中１１６は、前記低圧給水ヒータ１０９からのヒータドレイン水１１７を貯蔵する低圧ヒータドレインタンクである。

ところで、ボイラ１１８への前記給水１０７中には、酸化鉄を主体とする不純物が含まれており、この不純物が前記ボイラ１１８の伝熱管内面に徐々に付着し、この付着物によって前記ボイラ１１８の差圧力が上昇する場合があり、ひいては前記ボイラ１１８や配管等の破損を招く虞もある。そのため、給水系統の給水が流れる流路に防鉄濾過器を設置することにより、酸化鉄を主体とする不純物を除去することが行われている（特許文献２）。

その他、カートリッジ、中空糸、電磁フィルタなど各種のフィルタが鉄除去方法として提案されているが、鉄酸化物の粒子は極めて微細であるため、これらのフィルタによる不純物除去性能が不安定であり、実用には至っていない（特許文献３）。さらに、ボイラ１１８入口の給水中における鉄濃度は、１０μｇ／l（ｐｐｂ）以下とすることが、ＪＩＳ規格に規定されている（非特許文献１）。

特開２００２−３４９８０４号公報 特開２００１−１７９８３号公報 特開平１１−５７４１６号公報 ＪＩＳ Ｂ８２３３（ボイラの給水及びボイラ水の水質）、平成１１年１１月２０日発行

しかしながら、前記ボイラ入口の前記給水中における鉄濃度を１０μｇ／l以下となるように水質管理を行ったとしても、長期間の運転により蒸発管等にスケールが付着する場合がある。このスケールに起因して、管部材等における温度上昇や破損事故を招く虞がある、という問題点がある。

また、タービン設備の運転の停止により管部材が腐食して鉄サビが発生する場合がある。そして、タービン設備の運転を再開することによって、蒸気と共に腐食した管部材等の鉄サビが一気に運ばれて、大量の鉄分等を含んだ蒸気が低圧給水ヒータにより冷却されて生成される前記ヒータドレイン水中に腐食した管部材等の鉄サビが大量に含まれる、という問題点がある。

更に、所定の基準値以上の多量の鉄分等を含有する前記ヒータドレイン水は系外に排出しなければならず、給水系統に戻して再利用することができない。そのため、前記ボイラに新たに前記給水を供給するために発電出力を８０％程度で運転する結果、多量の水を必要とすると共に、タービン設備の発電出力を１００％に上昇させるまでに３日も要する、という問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ボイラに送給する給水中の鉄濃度を短時間で基準値以下にすることができるタービン設備及びタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、熱源からの熱によって蒸気を発生させるボイラと、該ボイラの蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンからの排気を復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を給水として前記ボイラ側に送給する給水系統と、前記給水系統の給水管に介装され、前記蒸気タービンから再熱器に送給する排気の一部を抽気として抜出し、これを用いて前記給水を加熱する給水ヒータとを有するタービン設備において、前記給水ヒータから排出されるヒータドレイン水を貯蔵するヒータドレインタンクと、前記ヒータドレイン水中の鉄分をろ過するろ過装置と、前記ヒータドレインタンクと前記ろ過装置との間に設けられ、前記ヒータドレインタンクから排出される前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水を系外に排出し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ろ過装置に供給するために流路を切替える流路切替え部と、前記ヒータドレインタンクと前記流路切替え部との間に設けられ、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度を測定する鉄濃度測定部とを有することを特徴とするタービン設備にある。

第２の発明は、第１の発明において、フィルタの細孔径の異なるろ過装置を少なくとも二つ以上直列又は並列に配置して構成されていることを特徴とするタービン設備にある。

第３の発明は、第２の発明において、フィルタの細孔径の異なる二つの第一のろ過装置及び第二のろ過装置を直列に配置し、上流側に設けられる前記第一のろ過装置のフィルタの細孔径が５．０〜２０．０μｍであると共に、下流側に設けられる前記第二のろ過装置のフィルタの細孔径が０．１〜５．０μｍであることを特徴とするタービン設備にある。

第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度の所定値が、５００μｇ／ｌであることを特徴とするタービン設備にある。

第５の発明は、熱源からの熱によってボイラの給水を蒸発・過熱し、発生する蒸気により蒸気タービンを作動させ、該蒸気タービンから排出される排気を復水器で凝縮して給水とし、前記ボイラ側に前記給水を送給し、前記蒸気タービンから再熱器に送給する排気の一部を抜出した抽気を用いて給水ヒータにおいて前記給水を加熱するタービン設備の水処理方法において、前記給水ヒータにおいて前記抽気が冷却されて生成されるヒータドレイン水中の鉄濃度を測定し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水を系外に排出し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ヒータドレイン水中の鉄分をろ過することを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法にある。

第６の発明は、第５の発明において、前記ヒータドレイン水をろ過し、給水系統に回収することを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法にある。

第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度の所定値が、５００μｇ／ｌであることを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法にある。

本発明によれば、給水ヒータから送給されるヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以上の場合には、ヒータドレイン水を系外に排出し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ヒータドレイン水中の鉄分をろ過し、前記ヒータドレイン水を常時給水管に回収可能な水質とすることができる。また、給水系統に前記ヒータドレイン水を戻すことにより、起動時間を大幅に短縮することができると共に、系外に配出する給水量を低減し、補給水の水量を低減できるものとなる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例１に係るタービン設備について、図面を参照して説明する。
図１は、実施例１に係るタービン設備の概略図である。図中、前記図９に示した設備と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。

図１に示すように、本実施例にかかるタービン設備１０は、熱源からの熱によって蒸気１１を発生させるボイラ１１８と、該ボイラ１１８の蒸気１１により作動する蒸気タービン１２と、該蒸気タービン１２からの排気を復水する復水器１０６と、該復水器１０６で凝縮された復水を給水１０７として前記ボイラ１１８側に送給する給水系統Ａと、前記給水系統Ａの給水管１３に介装され、前記蒸気タービン１２から再熱器１１５に送給する排気の一部を抽気１４として抜出し、これを用いて前記給水１０７を加熱する低圧給水ヒータ１０９とを有するタービン設備において、前記低圧給水ヒータ１０９から排出されるヒータドレイン水１１７を貯蔵する低圧ヒータドレインタンク１１６と、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過するろ過装置１５と、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と前記ろ過装置１５との間に設けられ、前記低圧ヒータドレインタンク１１６から排出される前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出し、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ろ過装置１５に供給するために流路を切替える流路切替え部１６と、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と前記流路切替え部１６との間に設けられ、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を測定する鉄濃度測定部１７とを有するものである。

ここで、本実施例でのタービン設備１０においては、前記蒸気タービン１２の下流側に配置された前記復水器１０６で復水を得ると共に、外部に設けた補給水タンク１０４からの補給水１０５を必要に応じて前記復水と混合して給水１０７として循環系統Ａに供給し、循環している。

なお、本実施例では、前記給水系統Ａでは、前記復水器１０６と前記低圧給水ヒータ１０９との間においては、復水ポンプ１８、電磁フィルタ１９、純水装置２０及び復水ブースタポンプ２１が前記給水管１３に介装されており、前記低圧給水ヒータ１０９と前記高圧給水ヒータ１１２との間においては、脱気器１１０、貯層１１１及びボイラ給水ポンプ２２が前記給水管１３に介装されている。

また、前記低圧給水ヒータ１０９において加熱された給水１０７は、高圧給水ヒータ１１２において図示しない高温・高圧の抽気を用いて更に加熱されている。そして、前記高圧給水ヒータ１１２を経て加熱された前記給水１０７は、前記ボイラ１１８に送給される。

ここで、本発明では、前記給水１０７を加熱する前記低圧給水ヒータ１０９から排出された前記ヒータドレイン水１１７は、前記低圧ヒータドレインタンク１１６で貯蔵され、低圧ヒータドレインポンプ２３により該低圧ヒータドレインタンク１１６から排出された前記ヒータドレイン水１１７は、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と前記流路切替え部１６との間に設けられている前記鉄濃度測定部１７により前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が測定されている。

そして、前記鉄濃度測定部１７によって測定された前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の測定結果に基づいて、鉄濃度が所定濃度以上であるか否かが判断される。そして、判断の結果、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以上である場合には、前記流路切替え部１６により流路を切替え、前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出し、所定値以下の場合には、前記ろ過装置１５に供給して、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分を除去するようにしている。

また、本実施例では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ヒータドレイン水１１７を前記復水器１０６に供給して給水系統Ａ内を循環させるようにしてもよい。

ここで、本実施例では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以下の場合に前記ろ過装置１５によって鉄分をろ過し、前記給水系統Ａの前記給水管１３側に送給して混合する前記ヒータドレイン水１１７をドレインろ過水１１７Ａとし、前記復水器１０６側に再利用水として供給される前記ヒータドレイン水１１７をドレイン給水１１７Ｂとする。

また、本実施例では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の所定値として、例えば５００μｇ／ｌ以下の場合に、前記復水器１０６に前記ドレイン給水１１７Ｂを供給して給水系統Ａ内を循環させるようにしている。これは、例えば前記ドレイン給水１１７Ｂが前記復水器１０６に再利用水として供給される際に前記給水系統Ａ内に設けている装置が前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分等によって汚染されないようにするためである。

また、本実施例では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の所定値を、例えば５００μｇ／ｌとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、ヒータドレイン水中の鉄分をろ過するろ過装置の構成についてさらに詳細に説明する。

図２は、低圧ヒータドレインタンクに貯蔵されたヒータドレイン水中の鉄分をろ過するろ過装置の構成を示す概略図である。
図２に示すように、前記鉄濃度測定部１７の下流側に図１に示す流路切替え手段として、第一の流路切替え部１６が設けられている。この前記第一の流路切替え部１６は、前記低圧ヒータドレインタンク１１６からの前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を前記鉄濃度測定部１７によって測定し、その測定結果に基づき、前記ヒータドレイン水１１７の流路を、系外、ろ過装置１５又は前記復水器１０６の何れかの方向に切替えるようにしている。

また、本実施例では、制御装置（ＣＰＵ）２４を設けており、該制御装置２４により、前記鉄濃度測定部１７での前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の測定結果に応じて、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と前記ろ過装置１５との間に設けられている第一の流路切替え部１６により前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出するようにしている。

また、図２に示すろ過装置１５は、二つのろ過装置１５Ａ、１５Ｂを並列に配置して構成されており、前記第一の流路切替え部１６の切替えにより供給された前記ヒータドレイン水１１７を第二の流路切替え部２５を用いて前記ろ過装置１５Ａ、１５Ｂの何れかに送給するようにしている。

そして、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値以下の場合には、系外へ排出していた前記ヒータドレイン水１１７を前記第一の流路切替え部１６及び前記第二の流路切替え部２５の流路切替え部を用いて前記ヒータドレイン水１１７の流路を切替えることにより、前記ろ過装置１５Ａ側に送給し、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過し、前記ドレインろ過水１１７Ａとして前記給水管１３に送給するようにしている。

そして前記ろ過装置１５Ａに送給された前記ヒータドレイン水１１７は、前記ろ過装置１５Ａによって前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分が除去され、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度を５０μｇ／ｌ以下、好ましくは、１０μｇ／ｌ以下とすることができる。

よって、前記ろ過装置１５を用いることにより、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度を除去することができ、前記給水系統Ａに回収可能な水質とすることができる。

また、本実施例で用いるろ過装置は、低圧給水ヒータ１０９の通常の運転時の水条件に使用可能なものである必要がある。本実施例で用いるろ過装置としては、例えば、ポリスルホン酸、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ケブラー（登録商標）、金属ポーラスフィルタ等からなるプリーツ型ろ過エレメントが用いられるが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本実施例において、前記ろ過装置１５が二つのろ過装置１５Ａ、１５Ｂを並列に配置して構成しているのは、例えば、前記ろ過装置１５Ａのフィルタの細孔が詰まり使用できなくなった場合等には、前記第二の流路切替え部２５により流路を切替えし、前記ろ過装置１５Ｂに前記ヒータドレイン水１１７を送給し、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過できるようにするためである。また、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過しながら、前記ろ過装置１５Ａのフィルタを交換することができる。

また、本実施例では、前記ろ過装置１５Ａ及び前記ろ過装置１５Ｂの両方を用いて前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過するようにしても良い。

また、本実施例では、前記ろ過装置１５は、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分濃度を基準値以下とするためには、前記ろ過装置１５のフィルタの細孔径は、０．１〜２０μｍであることが好ましい。

また、本実施例では、二つのろ過装置を並列に配置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも二つ以上のフィルタの細孔径の異なるろ過装置を直列又は並列に配置してもよい。

ここで、本実施例のろ過装置を用いてろ過を行った試験例の結果について説明する。

まず、フィルタの細孔径が約０．１μｍのろ過装置を用いて試験を行った結果について説明する。
図３は、ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。図３に示すように、フィルタの細孔径が約０．１μｍのろ過装置を用いた試験例１−１の場合では、ろ過を開始する当初鉄濃度が１００００μｇ／ｌ以上であった前記ヒータドレイン水１１７が、ろ過を開始して約１５分経過後の前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度の値は約５０μｇ／ｌであった。そして、ろ過を開始してから３時間後には前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度の値は１０μｇ／ｌ以下となった。

一方、ろ過を行わなかった比較例１−１の場合には、運転開始から３時間経過した後でも前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度は１００００μｇ／ｌ以上のままであった。

よって、フィルタの細孔経が約０．１μｍのろ過装置を用いれば、ろ過開始直後から直ちに前記ヒータドレイン水１１７を前記給水系統Ａに回収可能な水質とすることができることが確認された。

次に、フィルタの細孔経が約１０μｍのろ過装置を用いて試験を行った結果について説明する。
図４は、ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。
図４に示すように、フィルタの細孔経が約１０μｍのろ過装置を用いた試験例１−２の場合では、ろ過を開始する当初鉄濃度が１００００μｇ／ｌ以上であった前記ヒータドレイン水１１７が、ろ過を開始して約２０分経過後の前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度は約１５００μｇ／ｌであった。ろ過を開始してから約０．５時間経過後の前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度は約５００μｇ／ｌとなった。ろ過を開始から２時間経過後には、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度は約２０μｇ／ｌ以下となった。そして、ろ過を開始から３時間には、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度は１０μｇ／ｌ以下となった。

一方、ろ過を行わない比較例１−２の場合では、運転開始してから３時間経過した後でも前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度中の鉄濃度は１００００μｇ／ｌ以上のままであった。

よって、フィルタの細孔経が約１０μｍのろ過装置を用いれば、ろ過開始約０．５時間後には、前記ヒータドレイン水１１７を前記復水器１０６に循環させることが可能な水質とすることができることが確認された。そして、ろ過開始から２時間後には、前記ヒータドレイン水１１７を前記給水系統Ａに回収可能な水質とすることができることが確認された。

また、フィルタの細孔経が約０．１μｍのろ過装置を用いた場合のほうが、フィルタの細孔径が約１０μｍのろ過装置を用いた場合よりも早く前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を１０μｇ／ｌ以下とすることができることが確認された。よって、フィルタの細孔経の小さいろ過装置を用いることにより、より早く前記ヒータドレイン水中の鉄濃度を１０μｇ／ｌ以下とすることができることが確認された。

次に、本実施例のろ過装置を用いた場合でのタービン設備の発電出力に与える効果について説明する。

図５は、本発明のろ過装置を用いた場合の時間に対するヒータドレイン水中の鉄濃度（μｇ／ｌ）の関係（図５中上段の図）及び時間に対する発電出力との関係（図５中下段の図）を示した図である。

図５中上段の図の実線に示すように、本発明のろ過装置１５を用いた実施例１−１は、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以上の間までは系外排出を行う。

また、図５中下段の図に示すように、系外排出を約２時間行った後、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度は所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）となる。このときの発電出力は約８０％である。

そして、鉄濃度が高い前記ヒータドレイン水１１７の系外への排出を続けて行い、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）となった後、本発明のろ過装置１５を使用して、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過し、給水系統Ａに回収可能な鉄濃度の前記ドレインろ過水１１７Ａとすることができる。これにより、前記ドレインろ過水１１７Ａを給水系統Ａに戻すことができるため、短時間で発電出力１００％まで上昇することができる。

一方、従来のろ過装置を設置しない設備を用いた従来例１は、図５中上段の図の一点鎖線に示すように、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以上の間までは系外排出を行う。

また、図５中下段の図に示すように、系外排出を約２時間行った後、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度は所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）となる。このときの発電出力は約８０％である。

そして、前記ヒータドレイン水１１７の系外への排出を行い、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以下となった後、前記ヒータドレイン水１１７を前記復水器１０６側に前記ドレイン給水１１７Ｂとして送給する。

そして、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が前記ボイラ１１８に送給可能な濃度値（例えば、１０μｇ／ｌ）以下になったら、前記ヒータドレイン水１１７を前記給水系統Ａに送給する。

このように、従来の装置では、前記ヒータドレイン水１１７の鉄濃度を希釈して、前記ヒータドレイン水１１７の鉄濃度を所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）から基準値（例えば、５０μｇ／ｌ）以下にし、発電出力を１００％に上昇させるためには、３日間も必要であった。

よって、本発明のろ過装置１５を用いることにより、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値を基準値（例えば、５０μｇ／ｌ）以下に短時間で到達させ、前記給水系統Ａに前記ドレインろ過水１１７Ａを戻すことができるため、発電出力をより短時間で１００％まで上昇させることができる。

また、本実施例のろ過装置は、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の所定値として５００μｇ／ｌの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以上のときにろ過を行った実施例１−２について説明する。

図６は、本発明のろ過装置を用いた場合の時間に対する前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度（μｇ／ｌ）の関係（図６中上段の図）及び時間に対する発電出力との関係（図６中下段の図）を示した図である。

図６中下段の図に示すように、系外排出を起動開始から例えば約１時間行った段階では、発電出力は、例えば３０％である。このとき図６中上段の図に示すように、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値はまだ所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）よりも高い。起動開始から例えば１時間経過した段階で本発明のろ過装置１５を使用して、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過する。

前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度はまだ所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）よりも高い段階で本発明のろ過装置１５を使用した実施例１−２では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度をより早く所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以下にすることができる。

よって、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以上の段階でも、本発明のろ過装置１５を用いることにより、前記ヒータドレイン水１１７の系外排出時間を短かくすることができ、前記給水系統Ａに回収可能な水質とすることができると共に、系外に排出される前記ヒータドレイン水１１７の量を減らすことができる。

また、前記ヒータドレイン水１１７は系外に排出する際、水処理して排出可能な水質とする必要があるが、本発明のろ過装置１５を用いることにより系外に排出される前記ヒータドレイン水１１７の量を減らすことができるため、系外排出に伴う前記ヒータドレイン水１１７の水処理を行う必要もなくなる。

また、前記ヒータドレイン水１１７の温度が高い（例えば、１００℃）ため、系外に排出できるようにするために、前記ヒータドレイン水１１７を冷却（例えば、５０℃）する必要がある。本発明のろ過装置１５を用いることにより、系外に排出する前記ヒータドレイン水１１７の量を減らすことができるため、系外に排出する前記ヒータドレイン水１１７を冷却するために使用する水量を減らすことができる。

このように、本発明のろ過装置を用いることにより、従来の装置に比べてはるかに短時間で前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を基準値以下とし、前記給水系統Ａに回収可能な水質を常時満足することができるため、従来に比べて短時間で発電出力を１００％まで上昇させることができ、発電出力を制限することにより生じていた損失を大幅に減らすことができる。また、前記補給水１０５として前記復水器１０６に供給する水量を大幅に減らすこともできる。

また、前記ボイラ１１８に送給される前記給水１０７中の鉄濃度は、１０μｇ／ｌ（ｐｐｂ）以下にすることが上述のＪＩＳ規格に定められている。前記ボイラ１１８に送給される前に、前記給水１０７にアンモニア水または揮発性アミン等のアルカリからなるｐＨ調整剤を添加する。これにより、前記給水１０７のｐＨ値が８．５〜９．６となるように調整することが好ましい。

本発明による実施例２に係るタービン設備に用いられるろ過装置について、図７を参照して説明する。
図７は、実施例２に係るタービン設備に用いられるろ過装置の構成を示す概略図である。本実施例は、実施例１に係るタービン設備のろ過装置の構成を変更したものである。よって、本実施例では、本実施例で用いられるろ過装置の構成部分についてのみ説明する。尚、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。

図７に示すように、ろ過装置１５は、フィルタの細孔径の異なる二つの第一のろ過装置及び第二のろ過装置を直列に配置し、これを並列に２系統配置して構成されている。

上流側に設けられた前記第一のろ過装置１５Ａ−１、１５Ｂ−１としては、フィルタの細孔径を５．０〜２０．０μｍのフィルタ径が大きいものを用いている。
また、下流側に設けられた前記第二のろ過装置１５Ａ−２、１５Ｂ−２としては、フィルタの細孔径が０．１〜５．０μｍのフィルタ径が細かいものを用いている。

また、本実施例では、前記低圧ヒータドレインタンク１１６から送給される前記ヒータドレイン水１１７の給水流路の流路を切替えるため、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と給水管１３との間に配置される前記第一のろ過装置１５Ａ−１、１５Ｂ−１及び前記第二のろ過装置１５Ａ−２、１５Ｂ−２の流路にはバルブＶ₁〜Ｖ₁₀を介装している。また、前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出する配管の流路にはバルブＶ₁₁を介装している。また、前記低圧ヒータドレインタンク１１６と前記復水器１０６に前記ドレイン給水１１７Ｂとして循環させる配管との間の流路にはバルブＶ₁₂を介装している。

前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が、所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以上の場合には、前記ヒータドレイン水１１７を系外に排出している。このとき、バルブＶ₁〜Ｖ₁₀、Ｖ₁₂を閉じ、バルブＶ₁₁を開くようにする。

そして、系外への排出を行い、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が、所定値（例えば、５００μｇ／ｌ）以下となる場合には、前記ヒータドレイン水１１７は前記第一のろ過装置１５Ａ−１及び前記第二のろ過装置１５Ａ−２に順に送給するようにする。このとき、バルブＶ₂、Ｖ₃、Ｖ₅、Ｖ₇、Ｖ₈、Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₂を閉じ、バルブＶ₁、Ｖ₄、Ｖ₆、Ｖ₉を開くようにする。

本実施例のように、フィルタの細孔径の大きい（例えば、５．０〜２０．０μｍ）前記第一のろ過装置１５Ａ−１を上流側に配置して、まず前記第一のろ過装置１５Ａ−１により前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過して前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を下げると共に鉄分以外にも含まれる大きいろ過物を除去する。

そして、フィルタの細孔径の小さい（例えば、０．１〜５．０μｍ）前記第二のろ過装置１５Ａ−２を下流側に配置して、前記第二のろ過装置１５Ａ−２により前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過して前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度を更に下げる。これにより、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が非常に高い場合でも、ろ過装置の目詰まりを防止し、長時間安定して運転することができる。

また、前記ろ過装置１５Ａ−１のフィルタが目詰まりした場合等、前記ろ過装置１５Ａ−１で前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過できない場合には、他に配置してあるろ過装置１５Ｂ−１に前記ヒータドレイン水１１７を送給するようにしてもよい。

そして、例えば、前記ヒータドレイン水１１７は、前記第一のろ過装置１５Ｂ−１、前記第二のろ過装置１５Ａ−２の順に送給して、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過するようにしてもよい。このとき、バルブＶ₁、Ｖ₂、Ｖ₄、Ｖ₇、Ｖ₈、Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₂を閉じ、バルブＶ₃、Ｖ₅、Ｖ₆、Ｖ₉を開くようにする。

また、前記第一のろ過装置１５Ａ−１のみを用いてろ過するだけで前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が、基準値（例えば、５０μｇ／ｌ）以下となる場合には、前記ヒータドレイン水１１７は前記第一のろ過装置１５Ａ−１のみに送給し、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過するようにしてもよい。このとき、バルブＶ₂、Ｖ₃、Ｖ₅、Ｖ₆、Ｖ₇、Ｖ₉、Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₂を閉じ、バルブＶ₁、Ｖ₄、Ｖ₈を開くようにする。

また、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度が、例えば２０μｇ／ｌ以下の場合には、前記ヒータドレイン水１１７は前記第二のろ過装置１５Ａ−２のみに送給し、ろ過するようにしてもよい。このとき、バルブＶ₁、Ｖ₃、Ｖ₄、Ｖ₅、Ｖ₇、Ｖ₈、Ｖ₁₀、Ｖ₁₁、Ｖ₁₂を閉じ、バルブＶ₂、Ｖ₆、Ｖ₉を開くようにする。

このように、前記ヒータドレイン水１１７の流路は、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度、ろ過装置の状況に応じて適時流路を切替えることができる。

従って、本実施例のろ過装置を用いれば、常時安定して前記ヒータドレイン水１１７をろ過することができるため、常時安定した水質を得ることができ、前記給水系統Ａに送給することができる。

また、本実施例では、フィルタの細孔径の異なる二つのろ過装置を直列に配置し、並列に２つ配置しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、フィルタの細孔径の異なるろ過装置を少なくとも二つ以上直列又は並列に配置しても良い。

次に、本実施例のろ過装置を用いて実際にろ過を行った試験例の結果について説明する。

図８は、ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。
図８に示すように、本実施例のろ過装置を用いた試験例２の場合では、鉄濃度が約３００μｇ／ｌであった前記ヒータドレイン水１１７が、ろ過開始直後では前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度は約０．１μｇ／ｌであった。また、ろ過を開始した初日の間は、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度の値は最高でも約１μｇ／ｌ前後であった。試験開始して２日後は、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度の値は常時１μｇ／ｌ以下となった。そして、試験開始して５日後では、前記ドレインろ過水１１７Ａ中の鉄濃度の値は常時０．１μｇ／ｌ以下となった。

一方、ろ過を行わなかった比較例２の場合には、運転開始直後では前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度は約３００μｇ／ｌであった。また、運転を開始した初日の間は、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値は約７００μｇ／ｌ前後であった。運転開始して２日後では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値は約１５０μｇ／ｌ前後であった。そして、運転開始して５日後では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値は常時約７０μｇ／ｌ前後であった。よって、運転開始から５日間では、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄濃度の値は給水系統Ａに回収可能な所定の基準値（例えば、５０μｇ／ｌ）以上であった。

よって、本試験例より、フィルタの細孔径の大きい（例えば、５．０〜２０．０μｍ）前記第一のろ過装置を上流側に配置し、フィルタの細孔径の小さい（例えば、０．１〜５．０μｍ）前記第二のろ過装置を下流側に配置して前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過することにより、安定して前記ヒータドレイン水１１７をろ過することができ、ろ過開始直後から常時安定して給水系統Ａに回収可能な鉄濃度の値以下にすることができることが確認された。

このように、本実施例のように細孔径の異なるろ過装置を組み合わせることにより、前記ヒータドレイン水１１７をろ過開始直後から常時安定して給水系統Ａに回収可能な鉄濃度の値として常時安定した水質を給水系統Ａに供給することができる。

以上のように、本発明に係るタービン設備及びタービン設備の水処理方法は、低圧給水ヒータから送給される前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ヒータドレイン水１１７中の鉄分をろ過し、常時給水管に回収可能な水質とすることで、タービン設備の起動時間を大幅に短縮することができると共に、系外に配出する前記ヒータドレイン水の量を低減し、補給水の水量を低減させることに用いて適している。

本発明の実施例１に係るタービン設備の概略図である。 低圧ヒータドレインタンクに貯蔵されたヒータドレイン水中の鉄分をろ過するろ過装置の構成を示す概略図である。 ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。 ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。 本発明のろ過装置を用いた場合の時間に対する鉄濃度（μｇ／ｌ）の関係（図５中上段の図）及び時間に対する発電出力との関係（図５中下段の図）を示した図である。 本発明のろ過装置を用いた場合の時間に対する鉄濃度（μｇ／ｌ）の関係（図６中上段の図）及び時間に対する発電出力との関係（図６中下段の図）を示した図である。 本発明の実施例２に係るタービン設備に用いられるろ過装置の構成を示す概略図である。 ろ過開始からの経過時間（ｈ）と鉄濃度（μｇ／ｌ）との関係を示す図である。 従来の火力発電プラントにおけるタービン設備の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０ タービン設備
１１ 蒸気
１２ 蒸気タービン
１３ 給水管
１４ 抽気
１５ ろ過装置
１６ 流路切替え部
１６ 第一の流路切替え部
１７ 鉄濃度測定部
２４ 制御装置（ＣＰＵ）
２５ 第二の流路切替え部

Claims (7)

1. 熱源からの熱によって蒸気を発生させるボイラと、該ボイラの蒸気により作動する蒸気タービンと、該蒸気タービンからの排気を復水する復水器と、該復水器で凝縮された復水を給水として前記ボイラ側に送給する給水系統と、前記給水系統の給水管に介装され、前記蒸気タービンから再熱器に送給する排気の一部を抽気として抜出し、これを用いて前記給水を加熱する給水ヒータとを有するタービン設備において、
   前記給水ヒータから排出されるヒータドレイン水を貯蔵するヒータドレインタンクと、
   前記ヒータドレイン水中の鉄分をろ過するろ過装置と、
   前記ヒータドレインタンクと前記ろ過装置との間に設けられ、前記ヒータドレインタンクから排出される前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水を系外に排出し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ろ過装置に供給するために流路を切替える流路切替え部と、
   前記ヒータドレインタンクと前記流路切替え部との間に設けられ、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度を測定する鉄濃度測定部とを有することを特徴とするタービン設備。
2. 請求項１において、
   フィルタの細孔径の異なるろ過装置を少なくとも二つ以上直列又は並列に配置して構成されていることを特徴とするタービン設備。
3. 請求項２において、
   フィルタの細孔径の異なる二つの第一のろ過装置及び第二のろ過装置を直列に配置し、
   上流側に設けられる前記第一のろ過装置のフィルタの細孔径が５．０〜２０．０μｍであると共に、
   下流側に設けられる前記第二のろ過装置のフィルタの細孔径が０．１〜５．０μｍであることを特徴とするタービン設備。
4. 請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
   前記ヒータドレイン水中の鉄濃度の所定値が、５００μｇ／ｌであることを特徴とするタービン設備。
5. 熱源からの熱によってボイラの給水を蒸発・過熱し、発生する蒸気により蒸気タービンを作動させ、該蒸気タービンから排出される排気を復水器で凝縮して給水とし、前記ボイラ側に前記給水を送給し、前記蒸気タービンから再熱器に送給する排気の一部を抜出した抽気を用いて給水ヒータにおいて前記給水を加熱するタービン設備の水処理方法において、
   前記給水ヒータにおいて前記抽気が冷却されて生成されるヒータドレイン水中の鉄濃度を測定し、
   前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以上の場合には、前記ヒータドレイン水を系外に排出し、前記ヒータドレイン水中の鉄濃度が所定値以下の場合には、前記ヒータドレイン水中の鉄分をろ過することを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法。
6. 請求項５において、
   前記ヒータドレイン水をろ過し、給水系統に回収することを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法。
7. 請求項５又は６において、
   前記ヒータドレイン水中の鉄濃度の所定値が、５００μｇ／ｌであることを特徴とするタービン設備からのヒータドレイン水の水処理方法。

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